BR112016021747B1

BR112016021747B1 - COUPLING APPARATUS, METHOD FOR PROVIDING A WEAK CONTROLLABLE CONNECTION, DRILLING COLUMN AND USE OF THE FLANGE CONNECTION

Info

Publication number: BR112016021747B1
Application number: BR112016021747-0A
Authority: BR
Inventors: Christopher Haaken Heide; Kenneth Skinnes
Original assignee: Wellpartner As
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2022-04-19
Also published as: WO2015152729A9; CA2944327C; GB2538663B; NO337728B1; NO20140415A1; BR112016021747A2; CA2944327A1; US10294730B2; GB2538663A; DK201670705A1; DK179234B1; AU2015242533B2; GB2538663A8; US20170101829A1; WO2015152729A1; AU2015242533A1; GB201615236D0

Abstract

aparelho de acoplamento para conectar duas seções de tubo de perfuração e método para utilização do mesmo. a presente invenção refere-se a um aparelho de acoplamento (1) e a um método para a conexão de duas seções de tubo de perfuração em uma coluna (100) de seções de tubo de perfuração unidas por juntas de ferramenta, o aparelho de acoplamento (1) que compreende: - um primeiro tubo (10) com uma primeira parte de extremidade (12) e uma segunda parte de extremidade (14), a primeira parte de extremidade (12) sendo dotada de uma junta de ferramenta (16) para conexão a uma seção de tubo de perfuração; - um segundo tubo (20) com uma primeira parte de extremidade (22) e uma segunda parte de extremidade (24), a primeira parte de extremidade (22) sendo dotada de uma junta de ferramenta (26) para conexão a uma seção de tubo de perfuração; cada uma dentre a segunda parte de extremidade (14, 24) dos tubos (10, 20) sendo ainda dotada de um flange (18, 28) dotado de pelo menos dois orifícios espaçados (30) que são, cada um, dispostos para receber um parafuso (32), de modo que os flanges (18, 28) e os parafusos (32) formam uma conexão de flange configurada para manter o primeiro tubo (10) e o segundo tubo (20) fixos contra o movimento axial um em relação ao outro, cada um do primeiro tubo (10) e do segundo tubo (20) sendo dotado de um meio de engate mútuo (34) configurado para resistir à rotação relativa do mesmo; e os parafusos (32) sendo configurados para se romper em uma carga axial predeterminada.coupling apparatus for connecting two sections of drill pipe and method for using the same. The present invention relates to a coupling apparatus (1) and a method for connecting two drill pipe sections into a column (100) of drill pipe sections joined by tool joints, the coupling apparatus (1) comprising: - a first tube (10) with a first end part (12) and a second end part (14), the first end part (12) being provided with a tool joint (16) for connection to a drill pipe section; - a second tube (20) with a first end part (22) and a second end part (24), the first end part (22) being provided with a tool joint (26) for connection to a section of drill pipe; each of the second end portions (14, 24) of the tubes (10, 20) being further provided with a flange (18, 28) provided with at least two spaced holes (30) which are each arranged to receive a bolt (32), so that the flanges (18, 28) and bolts (32) form a flange connection configured to hold the first tube (10) and second tube (20) secured against axial movement one in with respect to the other, each of the first tube (10) and the second tube (20) being provided with mutual engagement means (34) configured to resist relative rotation thereof; and screws (32) being configured to break at a predetermined axial load.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um aparelho de acopla mento. Mais particularmente, a invenção refere-se a um aparelho de acoplamento para conectar duas seções de tubo de perfuração em uma coluna de seções de tubo de perfuração conectadas por juntas de ferramenta. A área principal de aplicação do aparelho de acoplamento está em uma parte de um tubo de perfuração localizada entre uma instalação submarina e uma embarcação flutuante, mas em algumas modalidades, pode também ser usada em um poço no chão. A descrição a seguir é, em grande medida, direcionada à área principal de aplicação do aparelho de acoplamento.[0001] The present invention relates to a coupling apparatus. More particularly, the invention relates to a coupling apparatus for connecting two drill pipe sections in a string of drill pipe sections connected by tool joints. The main area of application of the coupling apparatus is in a part of a drill pipe located between a subsea installation and a floating vessel, but in some embodiments, it can also be used in a well on the ground. The following description is largely directed towards the main area of application of the coupling apparatus.

[0002] Em operações offshore nas quais um tubo de perfuração está em um modo bloqueado no fundo a partir de uma embarcação flutuante, um sistema de compensador de elevação é utilizado a bordo da embarcação para manter uma tensão constante no tubo de perfuração. No entanto, se uma situação surgir na qual o compensador é travado, uma elevação pela embarcação irá gerar uma tensão muita alta no tubo de perfuração. Outro desafio de uma embarcação flutuante se refere às situações nas quais a embarcação podem começar a se afastar de maneira incontrolável de um posicionamento ideal em um poço, que é conectado através de uma coluna de tubo de perfuração da dita embarcação, o que, por sua vez, vai fazer com que a embarcação gere uma tensão muito elevada no tubo de perfuração. Tal perfuração pode ser devido à ruptura em uma ou mais âncoras ou falhas em sistemas de posicionamento digitais para a embarcação flutuante, que está equipada com tais sistemas de posicionamento digitais. A tensão no tubo de perfuração vai, presumivelmente, ou romper o tu- bo de perfuração ou causar sérios danos à árvore ou cabeça do poço, ou à embarcação. Independente de qual parte é rompida ou danificada em tal situação, as situações fatais podem surgir.[0002] In offshore operations where a drill pipe is in a bottom locked mode from a floating vessel, a lift compensator system is utilized on board the vessel to maintain a constant tension in the drill pipe. However, if a situation arises in which the compensator is locked, a lift by the vessel will generate a very high voltage on the drill pipe. Another challenge of a floating vessel refers to situations in which the vessel can start to move uncontrollably away from an ideal position in a well, which is connected through a drill pipe string of said vessel, which in turn time, will cause the vessel to generate a very high voltage on the drill pipe. Such perforation may be due to breakage in one or more anchors or failures in digital positioning systems for the floating vessel, which is equipped with such digital positioning systems. The strain on the drill pipe will presumably either rupture the drill pipe or cause serious damage to the tree or wellhead, or the vessel. Regardless of which part is broken or damaged in such a situation, fatal situations can arise.

[0003] Para evitar tal situação fatal que é conhecida por proporcio nar um ponto fraco no tubo de perfuração. Tal ponto fraco, que é também conhecido pelos versados na técnica como um "elo mais fraco", pode ser fornecido mediante a redução da área da seção transversal do tubo de perfuração em um nível predeterminado na dada coluna de perfuração, representada por uma das seções de tubo de perfuração. Em alternativa, ou adicionalmente, um denominado "sub de cisalha- mento" de capacidade limitada pode ser disposto dentro de um BOP subaquático (dispositivo antirruptura).[0003] To avoid such a fatal situation which is known to provide a weak point in the drill pipe. Such a weak point, which is also known to those skilled in the art as a "weakest link", can be provided by reducing the cross-sectional area of the drill pipe to a predetermined level in the given drill string, represented by one of the sections. of drill pipe. Alternatively, or in addition, a so-called "shear sub" of limited capacity may be disposed within an underwater BOP (breakdown device).

[0004] Tanto o elo mais fraco quanto o sub de cisalhamento têm vários inconvenientes. A capacidade de tração da coluna de perfuração não pode ser alterada enquanto a coluna de perfuração estiver em funcionamento, ou imediatamente antes de uma operação de instalação ser iniciada. Além disso, o elo mais fraco representa limitações para o funcionamento geral, especialmente no que diz respeito às capacidades de torção, flexão e tração. Esse último é especialmente um problema se um cenário com um tubo de perfuração preso surgir, em que o tubo de perfuração terá de ser liberado ao puxar. Outra desvantagem é que pode ser um desafio recuperar a parte inferior de uma coluna de perfuração depois que uma coluna de perfuração foi dilacerada no dito elo mais fraco. Isso é uma operação demorada e cara. Ainda outro inconveniente é que a capacidade de tração de um elo fraco deve ser testada em relação às propriedades mecânicas do material de tubo.[0004] Both the weakest link and the shear sub have several drawbacks. The pulling capacity of the drill string cannot be changed while the drill string is in operation, or immediately before an installation operation is started. In addition, the weakest link poses limitations for overall functioning, especially with regard to torsional, bending, and pulling capabilities. The latter is especially an issue if a scenario with a stuck drill pipe arises where the drill pipe will have to be released when pulling. Another disadvantage is that it can be challenging to recover the bottom of a drillstring after a drillstring has been torn apart at said weakest link. This is a time-consuming and expensive operation. Yet another drawback is that the tensile ability of a weak link must be tested against the mechanical properties of the pipe material.

[0005] As desvantagens mencionadas acima têm levado a várias invenções que fornecem soluções que podem ser alternativas ao dito elo fraco. A maioria desses inventos refere-se a um sistema de desco- nexão para sistemas de plataforma de alta pressão, que poderiam, em princípio, ser utilizados para as operações nas quais uma coluna de tubo de perfuração é usada. Um desafio dos ditos sistemas de desconexão é a alta complexidade para garantir a segurança, e ainda evitar as emissões de hidrocarbonetos no ambiente externo, os sistemas de plataforma de alta pressão são utilizados em operações, nas quais uma embarcação de flutuação é conectada a um poço ativo. A alta complexidade pode ser uma desvantagem em si por causa da falta de confiabilidade técnica.[0005] The disadvantages mentioned above have led to several inventions that provide solutions that can be alternatives to said weak link. Most of these inventions relate to a disconnect system for high pressure platform systems, which could, in principle, be used for operations in which a drill pipe string is used. A challenge of said disconnection systems is the high complexity to guarantee safety, and still avoid hydrocarbon emissions in the external environment, high pressure platform systems are used in operations, in which a flotation vessel is connected to a well active. High complexity can be a disadvantage in itself because of the lack of technical reliability.

[0006] As operações offshore nas quais um tubo de perfuração está em um modo inferior bloqueado a partir de uma embarcação flutuante são muitas vezes executadas em conjunto com os poços sem pressão de modo que há um risco menor em relação à segurança e ao ambiente externo do que é típico de operações com sistemas de plataformas. Pode, assim, ser apropriado ter sistemas de desconexão que têm uma menor complexidade técnica possível para a confiabilidade de ser assegurada e, ao mesmo tempo, a segurança é garantida e o dano ao equipamento crítico é evitado se um ou mais dos ditos desafios de uma embarcação flutuante surgirem. Além disso, verifica-se que em vários casos pode ser apropriado posicionar tal sistema de desconexão o mais próximo do leito do mar o possível para evitar deixar para trás uma coluna de perfuração relativamente longa no topo de equipamento submarino, tais como a árvore ou um BOP. Uma coluna de perfuração longa que se projeta a partir do topo do dito equipamento submarino após uma liberação implicará em inconvenientes e desafios. Tais inconvenientes e desafios serão conhecidos por um versado na técnica e, portanto, não são explicados aqui.[0006] Offshore operations in which a drill pipe is in a lower locked mode from a floating vessel are often performed in conjunction with unpressurised wells so there is less risk regarding safety and the external environment than is typical of operations with platform systems. It may thus be appropriate to have disconnection systems that have as little technical complexity as possible for reliability to be ensured and, at the same time, safety is ensured and damage to critical equipment is avoided if one or more of said challenges of a floating vessel appear. Furthermore, it appears that in many cases it may be appropriate to position such a disconnection system as close to the seabed as possible to avoid leaving behind a relatively long drill string on top of subsea equipment such as a tree or a BOP A long drill string protruding from the top of said subsea equipment after a release will entail inconveniences and challenges. Such drawbacks and challenges will be known to one skilled in the art and are therefore not explained here.

[0007] Nesse contexto, deve ser mencionado que, em várias ope rações, a dita coluna de perfuração, também referida como um tubo de perfuração a seguir, será estendida no interior de um sistema de tubo de perfuração e plataforma (plataforma marinha), que envolve limitações físicas em um sistema de desconexão que é posicionada o mais próximo possível do equipamento submarino o possível. Além disso, na maioria dos casos, há uma necessidade de ser capaz de estender as linhas de controle que são necessárias para a operação do dito equipamento submarino a partir da embarcação ao longo do tubo de perfuração no lado interno do dito sistema de tubo de perfuração e plataforma.[0007] In this context, it should be mentioned that, in various operations, said drill string, also referred to as a drill pipe below, will be extended within a drill pipe and platform system (marine platform), which involves physical limitations on a disconnect system that is positioned as close to subsea equipment as possible. Furthermore, in most cases, there is a need to be able to extend the control lines that are necessary for the operation of said subsea equipment from the vessel along the drill pipe on the inner side of said drill pipe system. and platform.

[0008] A U.S. 5.382.056 divulga um acoplamento com uma cone xão fraca para uma coluna de plataforma. A conexão fraca inclui um dispositivo de segurança. O dispositivo de segurança permite que o acoplamento com a conexão fraca se divida em uma força axial mínima apenas quando o operador coloca o dispositivo de segurança em uma posição armada.[0008] The U.S. 5,382,056 discloses a coupling with a weak connection for a platform column. The weak connection includes a security device. The safety device allows the coupling with the weak connection to break down into a minimum axial force only when the operator places the safety device in a cocked position.

[0009] A SU 560965 divulga uma liberação rápida para os tubos de perfuração, na qual uma conexão entre dois tubos é fornecida por meio de partes macho e fêmea, incluindo roscas helicoidais afuniladas. A conexão é liberada quando uma força de tração está acima de um valor predefinido.[0009] SU 560965 discloses a quick release for drill pipes, in which a connection between two pipes is provided by means of male and female parts, including tapered helical threads. The connection is released when a pulling force is above a preset value.

[00010] A U.S. 3.842.914, a U.S. 2009/0301711 e a U.S. 3.148.894 divulgam conexões para os tubos de perfuração que são desativadas com o objetivo de serem lançadas a partir da superfície do poço.[00010] The U.S. 3,842,914, the U.S. 2009/0301711 and the U.S. 3,148,894 discloses connections for drill pipes that are deactivated in order to be launched from the surface of the well.

[00011] A U.S. 2010/0282474 A1 divulga um acoplamento para a utilização em um tubo em conexão com as plataformas no mar. O acoplamento inclui uma primeira parte e uma segunda parte que são engatadas de maneira deslocável umas às outras e que são fixas de maneira liberável umas das outras por meio de um elemento de bloqueio ativado de maneira hidráulica.[00011] The U.S. 2010/0282474 A1 discloses a coupling for use on a pipe in connection with offshore platforms. The coupling includes a first part and a second part which are displaceably engaged with each other and which are releasably secured to each other by means of a hydraulically activated locking element.

[00012] O WO 2011/074984 A1 divulga um módulo de liberação para a fixação de uma coluna de tubo em uma unidade de transportador de carga de movimento compensado, em uma torre em uma plataforma offshore.[00012] WO 2011/074984 A1 discloses a release module for attaching a pipe string to a motion-compensated load carrier unit, to a tower on an offshore platform.

[00013] O WO 2013/071983 A1 divulga um sistema de desconexão para sistemas de plataforma de alta pressão que inclui um dispositivo de liberação que é ativado se uma força de tração exceder uma força de limite predefinido, e um dispositivo de liberação que é ativado se uma força de compressão exceder um limite predefinido.[00013] WO 2013/071983 A1 discloses a disconnection system for high pressure platform systems which includes a release device which is activated if a pulling force exceeds a predefined threshold force, and a release device which is activated if a compressive force exceeds a predefined threshold.

[00014] A U.S. 2011/0127041 divulga um sistema de desconexão para os sistemas de plataforma de alta pressão que incluem um dispositivo de liberação e uma unidade de aplicação de pressão adaptada para aplicar uma força de conexão para eliminar pelo menos parcialmente uma força de separação aplicada como um resultado de pressão do poço. A força de separação da pressão do poço atua para separar as partes superior e inferior do dispositivo de liberação.[00014] The U.S. 2011/0127041 discloses a disconnection system for high pressure platform systems that includes a release device and a pressure application unit adapted to apply a connecting force to at least partially eliminate an applied separation force as a result of well pressure. The well pressure separating force acts to separate the upper and lower parts of the release device.

[00015] A U.S. 2014/050522 divulga uma conexão para transmitir as forças de rotação de uma máquina de perfuração giratória para uma coluna de perfuração em um processo chamado de perfuração horizontal. Um assim chamado "sub de proteção" é utilizado como uma conexão para transmitir as forças de rotação, quando uma coluna de perfuração é estendida dentro ou fora de um orifício de poço.[00015] The U.S. 2014/050522 discloses a connection for transmitting rotational forces from a rotary drilling machine to a drill string in a process called horizontal drilling. A so-called "protection sub" is used as a connection to transmit rotational forces when a drill string is extended into or out of a wellbore.

[00016] A U.S. 2012/205118 descreve um aparelho de tensiona- mento para a aplicação de uma tensão substancialmente constante para uma plataforma de restauração. O aparelho de tensionamento inclui uma primeira parte que é adaptada para ser acoplada a uma plataforma de restauração, uma segunda parte que é adaptada para ser acoplada a uma plataforma marinha e um dispositivo de tensionamen- to que permite um movimento relativo entre a primeira parte e a segunda parte para a tensão da plataforma de restauração.[00016] The U.S. 2012/205118 describes a tensioning apparatus for applying a substantially constant tension to a restoration platform. The tensioning apparatus includes a first part which is adapted to be coupled to a restoration platform, a second part which is adapted to be coupled to a marine platform and a tensioning device which allows relative movement between the first part and the second part for the restoration platform tension.

[00017] A NO 334034, pertencente ao presente requerente, descreve um aparelho de acoplamento e um método de conexão de duas se- ções de tubo de perfuração em uma série de seções de tubo de perfuração unidas por juntas de ferramenta. O aparelho de acoplamento inclui uma primeira parte de acoplamento dotada de um primeiro tubo que tem uma primeira parte de extremidade e uma segunda parte de extremidade, a primeira parte de extremidade dotada de uma junta de ferramenta para a conexão a uma seção do tubo de perfuração; uma segunda parte de acoplamento dotada de um segundo tubo que tem uma primeira parte de extremidade e uma segunda parte de extremidade; a primeira parte de extremidade dotada de uma junta de ferramenta para a conexão de uma seção de tubo de perfuração. As primeira e segunda partes de engate são dispostas para o engate deslo- cável até que a segunda parte de extremidade do primeiro tubo tenha sido unido à segunda parte de extremidade do segundo tubo para proporcionar um orifício contínuo através do aparelho, o aparelho que inclui ainda um dispositivo de engate liberável para a fixação da primeira parte de acoplamento à segunda parte de acoplamento e a transmissão, através do aparelho, de uma carga axial na coluna de seções de tubo de perfuração. O dispositivo de engate é dotado de um meio de controle ajustável de maneira mecânica para controlar uma capacidade de transporte axial de carga do aparelho, os meios de controle, incluindo um elemento móvel, dispostos para o movimento em uma direção axial do aparelho entre uma primeira posição e uma segunda posição. O aparelho funciona de maneira satisfatória, mas envolve uma estrutura relativamente complexa.[00017] NO 334034, belonging to the present applicant, describes a coupling apparatus and a method of connecting two drill pipe sections into a series of drill pipe sections joined by tool joints. The coupling apparatus includes a first coupling part provided with a first tube having a first end part and a second end part, the first end part provided with a tool joint for connection to a section of the drill pipe ; a second coupling part provided with a second tube having a first end part and a second end part; the first end part provided with a tool joint for connecting a drill pipe section. The first and second engagement portions are arranged for displaceable engagement until the second end portion of the first tube has been joined to the second end portion of the second tube to provide a continuous orifice through the apparatus, the apparatus further including a releasable engagement device for securing the first coupling part to the second coupling part and transmitting, through the apparatus, an axial load on the string of drill pipe sections. The engagement device is provided with mechanically adjustable control means for controlling an axial load carrying capacity of the apparatus, the control means, including a movable element, arranged for movement in an axial direction of the apparatus between a first position and a second position. The device works satisfactorily, but involves a relatively complex structure.

[00018] A invenção tem por objetivo remediar ou reduzir pelo menos um dos inconvenientes do estado da técnica, ou pelo menos proporcionar uma alternativa útil para a técnica anterior.[00018] The invention aims to remedy or reduce at least one of the drawbacks of the prior art, or at least provide a useful alternative to the prior art.

[00019] O objetivo é alcançado através das características que são especificadas na descrição abaixo e nas reivindicações a seguir.[00019] The objective is achieved through the characteristics that are specified in the description below and in the claims that follow.

[00020] Em um primeiro aspecto da presente invenção, um apare- lho de acoplamento para conectar duas seções de tubo de perfuração em uma coluna de seções de tubo de perfuração unidas entre si por juntas ferramenta é fornecido, o aparelho de acoplamento compreende: um primeiro tubo com uma primeira parte de extremidade e uma segunda parte de extremidade; a primeira parte de extremidade dotada de uma junta de ferramenta para a conexão a uma seção de tubo de perfuração; um segundo tubo com uma primeira parte de extremidade e uma segunda parte de extremidade, a primeira parte de extremidade dotada com uma junta de ferramenta para a conexão a uma seção de tubo de perfuração; cada uma da segunda parte de extremidade dos tubos ainda ser dotada de um flange dotado de pelo menos dois orifícios separados e espaçados que são, cada um, disposto para receber um parafuso, de modo que os flanges e os parafusos formam uma conexão de flange configurada para segurar o primeiro tubo e o segundo tubo fixo contra o movimento axial um em relação ao outro. Cada um do primeiro tubo e do segundo tubo é dotado de um meio de engate mútuo configurado para resistir à rotação um em relação ao outro, e os parafusos são configurados para se romper em uma carga axial predeterminada.[00020] In a first aspect of the present invention, a coupling apparatus for connecting two drill pipe sections in a string of drill pipe sections joined together by tool joints is provided, the coupling apparatus comprises: a first tube having a first end part and a second end part; the first end part provided with a tool joint for connection to a drill pipe section; a second tube having a first end part and a second end part, the first end part provided with a tool joint for connection to a drill pipe section; each of the second pipe end parts is further provided with a flange provided with at least two separate and spaced holes which are each arranged to receive a bolt, so that the flanges and bolts form a configured flange connection to hold the first tube and the second tube fixed against axial movement relative to each other. The first tube and the second tube each are provided with mutual engagement means configured to resist rotation relative to each other, and the screws are configured to break at a predetermined axial load.

[00021] Os meios de engate podem ser dispostos nos flanges.[00021] The engagement means can be arranged on the flanges.

[00022] Por um parafuso entende-se, no presente documento, um corpo alongado com uma resistência à tração suficiente e previsível. Assim, um parafuso para a utilização na presente invenção pode ser feito de metal. Ainda, um parafuso para a utilização na presente invenção pode ser feito a partir de um material não metálico, tal como um material plástico, um material compósito, fibras agregadas ou entrelaçadas, seções coladas, ou uma combinação de dois ou mais desses.[00022] By a screw is meant, in this document, an elongated body with a sufficient and predictable tensile strength. Thus, a screw for use in the present invention may be made of metal. Furthermore, a screw for use in the present invention may be made from a non-metallic material, such as a plastic material, a composite material, aggregated or interwoven fibers, glued sections, or a combination of two or more of these.

[00023] O parafuso pode ter qualquer perfil adequado com ou sem simetria axial.[00023] The screw can have any suitable profile with or without axial symmetry.

[00024] Os meios de engate transmitem, assim, as forças de torção aplicadas à coluna de tubo por um motor rotativo localizado em uma embarcação, por exemplo, a partir do primeiro tubo para o segundo tubo e para a seção de tubo de perfuração conectada à segunda parte de tubo. Desde que o meio de engate dos flanges seja formado de maneira que ele não permite um movimento relativo entre os flanges, os parafusos serão, em essência, submetidos às forças axiais ou as chamadas forças de tração e, assim, não forças de cisalhamento. Isso tem o efeito de permitir que a carga de ruptura do aparelho de acoplamento seja determinada a partir da carga axial à qual é determinado, o que significa que uma carga de ruptura desejada depende da capacidade geral de tração dos parafusos.[00024] The coupling means thus transmits torsional forces applied to the pipe string by a rotary motor located on a vessel, for example, from the first pipe to the second pipe and to the connected drill pipe section to the second tube part. As long as the means of engagement of the flanges is formed in such a way that it does not allow relative movement between the flanges, the bolts will, in essence, be subjected to axial forces or so-called tensile forces and thus not shear forces. This has the effect of allowing the breaking load of the coupling apparatus to be determined from the axial load at which it is determined, which means that a desired breaking load depends on the overall tensile capacity of the bolts.

[00025] Os meios de engate podem incluir um elemento construído como castelo disposto em cada um dos flanges, de tal modo que o elemento construído como castelo de um dos flanges é adaptado complementarmente ao elemento construído como castelo do outro dos flanges. O elemento construído como castelo pode incluir os dedos que se projetam a partir de cada um dos flanges e sendo configurados para ser unidos. Em uma modalidade, os dedos são unidos apenas lado a lado. Em uma modalidade alternativa, as partes dos dedos são unidas lado a lado ao longo da parte periférica do flange, enquanto que outras partes dos dedos são unidas direção radial do flange.[00025] The engagement means may include a bonnet element arranged on each of the flanges, such that the bonnet element of one of the flanges is complementary to the bonnet element of the other of the flanges. The castle-built element may include fingers projecting from each of the flanges and being configured to be joined. In one embodiment, the fingers are joined only side by side. In an alternative embodiment, the finger parts are joined side by side along the peripheral part of the flange, while other finger parts are joined in the radial direction of the flange.

[00026] Em uma modalidade, os meios de engate incluem uma série de pinos de engate e orifícios de engate adaptados de forma complementar. Um dos flanges pode ser dotado somente de pinos de engate, enquanto que o outro dos flanges pode ser dotado de somente de orifícios de engate. Em alternativa, cada um dos flanges pode ser dotado de pinos de engate e de orifícios de engate.[00026] In one embodiment, the engagement means includes a series of complementaryly adapted engagement pins and engagement holes. One of the flanges can be provided with coupling pins only, while the other of the flanges can be provided with coupling holes only. Alternatively, each of the flanges can be provided with coupling pins and coupling holes.

[00027] As partes de extremidade do parafuso são, cada uma, co- nectadas a uma respectiva parte de flange, de tal maneira que o parafuso é deslocável de modo axial através do orifício de pelo menos um dos flanges, e que o parafuso deslocável de modo axial é conectado ao dito pelo menos um flange por meio de uma porca que fica encostada contra uma parte de extremidade do flange.[00027] The end parts of the bolt are each connected to a respective flange part in such a way that the bolt is axially displaceable through the hole in at least one of the flanges, and that the displaceable bolt axially it is connected to said at least one flange by means of a nut which abuts against an end part of the flange.

[00028] Em uma modalidade, uma das partes de extremidade do parafuso é conectada de modo roscado ao orifício de um dos flanges, enquanto que a outra das partes de extremidade do parafuso é conectada ao outro flange por meio da dita porca.[00028] In one embodiment, one of the end parts of the bolt is threadedly connected to the hole of one of the flanges, while the other of the end parts of the bolt is connected to the other flange by means of said nut.

[00029] Especialmente nos casos em que a coluna de perfuração se estende em mar aberto entre uma instalação submarina e uma embarcação na superfície do mar, a coluna de perfuração pode ser submetida a um momento de flexão considerável. À medida que o aparelho de acoplamento constitui uma parte da coluna de perfuração, tal momento de flexão deve ser transmitido através do flange de conexão. Para evitar ou pelo menos reduzir qualquer diferença de carga entre os parafusos do flange de conexão, em consequência do dito momento de flexão, o aparelho de acoplamento precisa ser rígido o suficiente. Essa rigidez pode ser alcançada por intermédio dos meios de engate. Uma rigidez particularmente boa pode ser alcançada se os elementos construídos como castelo tiverem uma concepção na qual as partes dos dedos são unidas lado a lado ao longo da parte periférica do flange, enquanto que outras partes dos dedos são unidas na direção radial do flange.[00029] Especially in cases where the drill string extends in the open sea between a subsea installation and a vessel on the sea surface, the drill string can be subjected to considerable bending moment. As the coupling apparatus forms a part of the drill string, this bending moment must be transmitted through the connecting flange. In order to avoid or at least reduce any load difference between the connecting flange bolts as a result of said bending moment, the coupling apparatus needs to be rigid enough. This rigidity can be achieved by means of the engagement means. Particularly good rigidity can be achieved if the bonnet-built elements have a design in which the finger parts are joined side by side along the peripheral part of the flange, while other finger parts are joined in the radial direction of the flange.

[00030] Como uma alternativa ou uma adição ao deixar o momento de flexão ser absorvido pela parte de flange em si, a segunda parte de extremidade de um dos tubos pode ser dotada de uma parte fêmea para receber uma parte macho adaptada de forma complementar disposta sobre a segunda parte de extremidade do outro dos tubos, a parte fêmea e a parte macho sendo dispostas para o deslocamento axial uma em relação à outra. As partes macho e fêmea são configuradas para absorver um momento de flexão aplicado ao aparelho de acoplamento, de modo que o momento de flexão pode ser ignorado no cálculo da força axial máxima que o aparelho de acoplamento está dimensionado para transportar. Tal sobreposição entre o primeiro tubo e o segundo tubo pode, assim, proporcionar um aparelho de acoplamento que tem a rigidez desejada e, ao mesmo tempo, que é fácil de produzir.[00030] As an alternative or addition to letting the bending moment be absorbed by the flange part itself, the second end part of one of the tubes can be provided with a female part to receive a male part adapted in a complementary manner arranged on the second end part of the other of the tubes, the female part and the male part being arranged for axial displacement with respect to each other. The male and female parts are configured to absorb a bending moment applied to the coupling apparatus, so that the bending moment can be ignored in calculating the maximum axial force that the coupling apparatus is sized to carry. Such an overlap between the first tube and the second tube can thus provide a coupling apparatus that has the desired rigidity and, at the same time, is easy to produce.

[00031] Como um complemento ou como uma alternativa para o elemento construído como castelo, os meios de engate podem ser fornecidos por meio de um meio de engate posicionado na superfície externa da parte macho e na superfície interna da parte fêmea. Em uma modalidade, o dito meio de engate das partes macho e fêmea é um acoplamento de ranhura ou outro meio semelhante adequado para impedir a rotação entre o primeiro tubo e o segundo tubo.[00031] As a complement or alternative to the castle-built element, the engagement means may be provided by means of an engagement means positioned on the outer surface of the male part and the inner surface of the female part. In one embodiment, said means for engaging the male and female parts is a groove coupling or other similar means suitable for preventing rotation between the first tube and the second tube.

[00032] Como consequência do aparelho de acoplamento de acordo com a invenção, incluindo um flange, a parte de flange do aparelho de acoplamento precisa, necessariamente, ter uma maior extensão radial do que as partes de tubo do aparelho de acoplamento. Tal extensão radial aumentada pode representar desafios no que diz respeito, por exemplo, a um cabo que se estende ao longo do exterior da coluna de perfuração, especialmente nos casos em que a coluna de perfuração é posicionada em uma plataforma ou uma chamada plataforma marinha. O cabo pode ser um assim chamado umbilical, por exemplo, que será bem conhecido pelo versado na técnica.[00032] As a consequence of the coupling apparatus according to the invention, including a flange, the flange part of the coupling apparatus must necessarily have a greater radial extent than the pipe parts of the coupling apparatus. Such increased radial extension can pose challenges with regard, for example, to a cable extending along the outside of the drillstring, especially in cases where the drillstring is positioned on a platform or a so-called marine platform. The cable may be a so-called umbilical, for example, which will be well known to those skilled in the art.

[00033] A fim de pelo menos reduzir os ditos desafios, a conexão de flange pode ser dotada de um ou mais recessos que se estendem em uma direção longitudinal do aparelho de acoplamento, o recesso sendo disposto para alojar pelo menos uma parte de um cabo que se estende ao longo do aparelho de acoplamento.[00033] In order to at least reduce said challenges, the flange connection may be provided with one or more recesses extending in a longitudinal direction of the coupling apparatus, the recess being arranged to house at least a part of a cable which extends along the coupling apparatus.

[00034] Na modalidade descrita acima, a capacidade de tração da corrente de perfuração é definida pela capacidade de tração geral dos parafusos. Em alguns casos, pode haver a necessidade de ser capaz de fornecer uma capacidade de tração maior do que aquela que pode ser fornecida pelos parafusos. Tal caso pode ocorrer quando a coluna de perfuração é usada para transportar uma peça de equipamento de poço a partir da embarcação para o leito do mar, em que o equipamento deve passar na superfície marinha ou na zona de respingo na qual pode haver grandes ondas. Outro caso é quando a coluna de perfuração fica presa e deve ser puxado para soltar.[00034] In the modality described above, the traction capacity of the drill chain is defined by the general traction capacity of the screws. In some cases, there may be a need to be able to provide a pulling capacity greater than what bolts can provide. Such a case may occur when the drillstring is used to transport a piece of well equipment from the vessel to the seabed, where the equipment must pass on the sea surface or splash zone in which there may be large waves. Another case is when the drill string gets stuck and must be pulled to release.

[00035] Para ser capaz de fornecer tal capacidade de tração desejada, o aparelho de acoplamento pode ainda ser dotado de uma manga de transportador seletivamente liberável que circunda pelo menos uma parte do primeiro tubo e do segundo tubo. A manga de transportador pode ser disposta para girar em torno do eixo longitudinal do aparelho de acoplamento entre uma primeira posição e uma segunda posição, em que, na primeira posição, a manga de transportador é engatada de modo bloqueado ao primeiro tubo e ao segundo tubo, mas em que, na segunda posição, a manga de transportador é desengatada a partir de pelo menos um do primeiro tubo e do segundo tubo.[00035] To be able to provide such desired pulling capacity, the coupling apparatus may further be provided with a selectively releasable conveyor sleeve that surrounds at least a portion of the first tube and the second tube. The carrier sleeve may be arranged to rotate about the longitudinal axis of the coupling apparatus between a first position and a second position, wherein, in the first position, the carrier sleeve is lockedly engaged with the first tube and the second tube. , but wherein, in the second position, the carrier sleeve is disengaged from at least one of the first tube and the second tube.

[00036] Naqueles casos em que a manga de transportador é engatada de modo bloqueado tanto ao primeiro tubo quanto ao segundo tubo, o aparelho de acoplamento será descrito, a seguir, como estando em um "modo forte". De modo correspondente, o aparelho de acoplamento será descrito como estando em um "modo fraco" ou "modo de segurança", quando, na segunda posição, a manga de transportador foi desengatada de pelo menos um do primeiro tubo e do segundo tubo.[00036] In those cases where the carrier sleeve is lockedly engaged to both the first tube and the second tube, the coupling apparatus will be described below as being in a "strong mode". Correspondingly, the coupling apparatus will be described as being in a "weak mode" or "safe mode" when, in the second position, the carrier sleeve has been disengaged from at least one of the first tube and the second tube.

[00037] Em uma modalidade preferencial, a manga de transportador é configurada para ser capaz de transportar uma força axial maior do que a força axial que pode ser transportada por pelo menos os dois parafusos juntos. De um modo preferencial, apenas a manga de transportador está disposta para transportar a maior parte das forças axiais quando o aparelho de acoplamento se encontra em um modo forte. De preferência, a manga de transportador tem uma capacidade de força axial que é igual a ou maior que a capacidade de força axial da coluna de perfuração.[00037] In a preferred embodiment, the carrier sleeve is configured to be able to carry an axial force greater than the axial force that can be carried by at least the two screws together. Preferably, only the carrier sleeve is arranged to carry most of the axial forces when the coupling apparatus is in a strong mode. Preferably, the carrier sleeve has an axial force capacity that is equal to or greater than the axial force capacity of the drill string.

[00038] Um engate entre o primeiro tubo e o segundo tubo pode ter sido fornecido por meio de um meio de engate, que inclui uma série de ranhuras de trinco espaçada em torno de uma parte da superfície externa do aparelho de acoplamento, e uma série de ranhuras de trinco disposta sobre a superfície interna da manga de transportador. Para o engate ser liberável, uma das séries das ranhuras de trinco tem um comprimento que é menor que ou igual ao espaçamento da série de ranhuras de trinco na outra da série de ranhuras de trinco. Uma rotação predeterminada da manga de transportador irá, assim, desengatar as ranhuras de trinco uma da outra. Tal rotação pode ser, por exemplo, mas não está limitada a, 1/8 de uma rotação da manga de trans-portador em torno do seu eixo central.[00038] An engagement between the first tube and the second tube may have been provided by means of an engagement means, which includes a series of latch grooves spaced around a portion of the outer surface of the coupling apparatus, and a series of of latch grooves disposed on the inner surface of the conveyor sleeve. For the engagement to be releasable, one of the series of latch grooves has a length that is less than or equal to the spacing of the series of latch grooves on the other of the series of latch grooves. A predetermined rotation of the carrier sleeve will thus disengage the latch slots from one another. Such rotation may be, for example, but is not limited to 1/8 of a rotation of the carrier sleeve about its central axis.

[00039] O meio de engate é formado, de preferência, de tal maneira que, em consequência de um movimento axial relativo entre o primeiro tubo e o segundo tubo, as cavilhas irão se romper antes que o meio de engate do primeiro tubo e do segundo tubo desengate. Isso tem o efeito de uma rotação relativa entre os ditos tubos que não ocorrem antes dos parafusos se romperem. Além disso, os meios de engate podem ter uma extensão na direção axial do aparelho que é maior que a extensão axial total das ranhuras de trinco. Isto tem o efeito de os meios de engate são engatados até que as ranhuras de trinco da manga de transportador estão a uma distância axial das ranhuras de trinco do flange. Os meios de engate irão, assim, impedir que a manga de transportador seja trazida para um modo forte, em consequência da rotação não intencional relativa entre o primeiro tubo e o segundo tubo. Em uma modalidade, a ranhura de trinco é disposta em uma hélice em relação ao eixo longitudinal do aparelho de acoplamento. Isso tem o efeito de que o dispositivo de bloqueio no seu modo forte sé capaz de provocar uma tensão gradual, que irá absorver qualquer folga entre a ranhura de trinco e, assim, aliviar os parafusos.[00039] The coupling means is preferably formed in such a way that, as a result of a relative axial movement between the first tube and the second tube, the bolts will break before the coupling means of the first tube and the second tube disengage. This has the effect of a relative rotation between said tubes which does not occur before the screws break. Furthermore, the engaging means may have an extent in the axial direction of the apparatus which is greater than the total axial extent of the latch grooves. This has the effect that the latching means are engaged until the latch grooves of the carrier sleeve are at an axial distance from the latch grooves of the flange. The engagement means will thus prevent the carrier sleeve from being brought into a strong mode as a result of the relative unintentional rotation between the first tube and the second tube. In one embodiment, the latch groove is arranged in a helix with respect to the longitudinal axis of the coupling apparatus. This has the effect that the locking device in its strong mode is capable of causing a gradual tension, which will absorb any play between the latch groove and thus relieve the bolts.

[00040] Como uma alternativa para as ditas ranhuras de trinco, um engate entre o primeiro tubo e o segundo tubo pode ser proporcionado por meio de um meio de engate, que inclui os fios dispostos em torno de uma parte da superfície externa do aparelho de acoplamento, e uma série de roscas de encaixe de forma complementar disposta sobre uma parte da superfície interna da manga de transportador. Essa alternativa irá requerer uma maior rotação da manga de transportador do que é o caso com a modalidade mencionada acima com as ranhuras de fecho.[00040] As an alternative to said latch grooves, an engagement between the first tube and the second tube may be provided by means of an engagement means, which includes wires arranged around a part of the external surface of the apparatus. coupling, and a series of mating threads of complementary shape disposed on a portion of the inner surface of the conveyor sleeve. This alternative will require greater rotation of the carrier sleeve than is the case with the above mentioned embodiment with the locking grooves.

[00041] Os meios de engate do aparelho de acoplamento podem ser dispostos sobre uma parte de um dos flanges do aparelho de acoplamento e na parte da manga de transportador. A fixação contra o movimento axial entre o primeiro tubo e o segundo tubo pode ser fornecida por um dos flanges que não é dotado do meio de engate que fica encostado contra uma parte de recesso disposta em uma parte de extremidade da manga de transportador.[00041] The engagement means of the coupling apparatus can be arranged on a part of one of the flanges of the coupling apparatus and on the part of the conveyor sleeve. Fixation against axial movement between the first tube and the second tube can be provided by one of the flanges which is not provided with the engagement means which is abutted against a recess part arranged in an end part of the carrier sleeve.

[00042] Em uma modalidade alternativa, o meio de engate é disposto sobre um colar que é fixo a um dos tubos com uma distância ao flange, entre o flange e a primeira parte de extremidade do tubo. O colar pode ser uma parte integral do tubo ou, então, ele pode ser fixo ao tubo por meio de uma conexão roscada, por exemplo.[00042] In an alternative embodiment, the engagement means is arranged on a collar which is fixed to one of the tubes with a distance to the flange, between the flange and the first end part of the tube. The collar can be an integral part of the tube, or it can be attached to the tube via a threaded connection, for example.

[00043] No caso de falha de tração do aparelho de acoplamento, os parafusos que são deslocáveis de modo axial através do orifício de pelo menos um dos flanges terá sido liberado a partir do dito pelo me- nos um flange. Um versado na técnica saberá que na ocorrência de uma falha de tração, os parafusos podem "disparar" para fora dos orifícios de forma incontrolável. Isso pode resultar em ferimentos à equipe se tal falha acontecer por acidente a bordo de uma embarcação. Um parafuso despedaçado também poderia causar danos aos equipamentos submarinos.[00043] In the event of traction failure of the coupling apparatus, screws that are axially displaceable through the hole of at least one of the flanges will have been released from said at least one flange. One skilled in the art will know that in the event of a tensile failure, screws can "shoot" out of the holes uncontrollably. This could result in injury to personnel if such a failure happens by accident on board a vessel. A shattered screw could also cause damage to subsea equipment.

[00044] Para pelo menos reduzir o risco de parafusos e porcas saírem dos orifícios de flange em uma falha de tração, pelo menos um elemento de inserção pode ser disposto em torno de uma ou mais partes do tubo entre o dito colar e o flange, o elemento de inserção sendo configurado para restringir o movimento axial do parafuso em uma direção para fora a partir do flange. Mediante a ruptura do parafuso, os elementos de inserção irão impedir, assim, que as peças soltas caiam dos parafusos e das porcas associadas. Em uma modalidade, uma parte de extremidade do elemento de inserção inclui partes de extremidade dos parafusos que se projetam a partir do flange.[00044] To at least reduce the risk of bolts and nuts popping out of flange holes in a pull-out failure, at least one insert may be arranged around one or more parts of the pipe between said collar and flange, the insert being configured to restrict axial movement of the bolt in an outward direction from the flange. Upon breakage of the screw, the inserts will thus prevent loose parts from falling out of the screws and associated nuts. In one embodiment, an end portion of the insert includes screw end portions that protrude from the flange.

[00045] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, um método para proporcionar uma conexão fraca controlável em uma coluna de perfuração disposta para estar no modo bloqueado no fundo é fornecido, o método que compreende: dispor um aparelho de acoplamento de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, em que uma capacidade do transportador de carga axial predeterminada do aparelho de acoplamento é fornecida por meio de pelo menos dois parafusos que conectam dois flanges dispostos a um primeiro tubo e um segundo tubo do aparelho de acoplamento; e encaixar o aparelho de acoplamento em uma parte da coluna de perfuração.[00045] According to a second aspect of the present invention, a method for providing a controllable weak connection in a drill string arranged to be in bottom locked mode is provided, the method comprising: arranging a coupling apparatus in accordance with the first aspect of the present invention, wherein a predetermined axial load carrier capacity of the coupling apparatus is provided by means of at least two screws connecting two flanges arranged to a first tube and a second tube of the coupling apparatus; and fitting the coupling apparatus to a part of the drill string.

[00046] Os parafusos podem ser pré-tensionados no aparelho de acoplamento, a fim desse modo, facilitar a determinação da capacidade de força axial dos parafusos, mas, em particular, evitar uma fatiga e alcançar a rigidez na conexão.[00046] The screws can be pre-stressed in the coupling apparatus, in order to facilitate the determination of the axial force capacity of the screws, but, in particular, to avoid fatigue and to achieve rigidity in the connection.

[00047] O método pode ainda incluir o fornecimento do aparelho de acoplamento com uma manga de transportador seletivamente separável tal como explicado acima em conjunto com o primeiro aspecto da invenção. A manga de transportador pode ser controlada, isto é, ativada ou desativada, pela equipe a bordo de uma embarcação ou por meio de um ROV (veículo operado de maneira remota), por exemplo, depois que o aparelho de acoplamento foi submerso.[00047] The method may further include providing the coupling apparatus with a selectively separable carrier sleeve as explained above in conjunction with the first aspect of the invention. The carrier sleeve can be controlled, i.e. activated or deactivated, by staff on board a vessel or via an ROV (remotely operated vehicle), for example after the docking apparatus has been submerged.

[00048] Em um terceiro aspecto da invenção, uma coluna de perfuração que inclui o aparelho de acoplamento como explicado acima é fornecida.[00048] In a third aspect of the invention, a drill string including the coupling apparatus as explained above is provided.

[00049] Em um quarto aspecto da invenção, um flange de conexão é usado para fornecer uma conexão fraca controlável com uma capacidade de carga de força axial predeterminada.[00049] In a fourth aspect of the invention, a connecting flange is used to provide a controllable weak connection with a predetermined axial force load capacity.

[00050] A invenção é definida pelas reivindicações independentes. As reivindicações dependentes definem as modalidades vantajosas da invenção.[00050] The invention is defined by the independent claims. The dependent claims define advantageous embodiments of the invention.

[00051] A seguir, um exemplo de uma modalidade preferencial é descrita, que é visualizado nos desenhos anexos, nos quais:[00051] Below, an example of a preferred embodiment is described, which is visualized in the attached drawings, in which:

[00052] a Figura 1 mostra uma coluna de perfuração que se estende a partir de uma torre em uma embarcação flutuante para uma instalação submarina, o aparelho de acoplamento de acordo com a presente invenção é posicionado em uma plataforma que envolve a coluna de perfuração;[00052] Figure 1 shows a drill string extending from a tower on a floating vessel to a subsea installation, the coupling apparatus according to the present invention is positioned on a platform that surrounds the drill string;

[00053] a Figura 2 mostra o mesmo que a Figura 1, mas a coluna de perfuração estende-se em mar aberto entre a instalação submarina e o recipiente;[00053] Figure 2 shows the same as Figure 1, but the drill string extends in the open sea between the subsea installation and the vessel;

[00054] a Figura 3a mostra uma vista em perspectiva, em uma escala maior, de uma modalidade do aparelho de acoplamento de acordo com a presente invenção;[00054] Figure 3a shows a perspective view, on a larger scale, of an embodiment of the coupling apparatus according to the present invention;

[00055] a Figura 3b mostra o aparelho de acoplamento da Figura 3a, de um primeiro tubo a ser separado a partir de um segundo tubo;[00055] Figure 3b shows the coupling apparatus of Figure 3a of a first tube being separated from a second tube;

[00056] a Figura 3c mostra o aparelho de acoplamento da Figura 3a ainda dotado de um elemento de inserção;[00056] Figure 3c shows the coupling apparatus of Figure 3a still provided with an insert;

[00057] a Figura 4a mostra uma vista lateral do aparelho de acoplamento da Figura 3c;[00057] Figure 4a shows a side view of the coupling apparatus of Figure 3c;

[00058] a Figura 4b mostra uma vista de extremidade, vista a partir da direita para a esquerda na Figura 4a;[00058] Figure 4b shows an end view, seen from right to left in Figure 4a;

[00059] a Figura 4c mostra uma vista em corte transversal vista através da linha A-A na Figura 4B;[00059] Figure 4c shows a cross-sectional view seen through line A-A in Figure 4B;

[00060] a Figura 4d mostra uma vista em corte transversal vista através da linha B-B na Figura 4B;[00060] Figure 4d shows a cross-sectional view seen through line B-B in Figure 4B;

[00061] as Figuras 4e-4h mostram as seções transversais em uma escala maior, vistas através das linhas C-C, D-D, E-E e F-F na Figura 4A, respectivamente;[00061] Figures 4e-4h show the cross-sections on a larger scale, seen through lines C-C, D-D, E-E and F-F in Figure 4A, respectively;

[00062] a Figura 5a mostra um corte em perspectiva, observado a um ângulo a partir de cima e na direção longitudinal do aparelho de acoplamento, no qual, no entanto, existe um cabo que se estende ao longo do aparelho de acoplamento;[00062] Figure 5a shows a perspective section, viewed at an angle from above and in the longitudinal direction of the coupling apparatus, in which, however, there is a cable extending along the coupling apparatus;

[00063] a Figura 5b mostra um corte transversal através de uma parte do aparelho de acoplamento e do cabo mostrado na Figura 5A, mas o aparelho de acoplamento e o cabo são envolvidas por um plataforma, como mostrado na Figura 1;[00063] Figure 5b shows a cross-section through a part of the coupling apparatus and the cable shown in Figure 5A, but the coupling apparatus and the cable are surrounded by a platform, as shown in Figure 1;

[00064] a Figura 6 mostra, em perspectiva, um aparelho de acoplamento que parece aquele mostrado na Figura 3a, mas sem um colar;[00064] Figure 6 shows, in perspective, a coupling apparatus that looks like that shown in Figure 3a, but without a collar;

[00065] a Figura 7 mostra, em perspectiva, um aparelho de acoplamento que tem semelhança com aquele mostrado na Figura 6, mas no qual um dos flanges é dotado de um meio de engate que incluem s um conjunto de trinco ranhura radial s dispostas de uma maneira espaçada em torno de uma parte da superfície externa do aparelho de acoplamento;[00065] Figure 7 shows, in perspective, a coupling apparatus similar to that shown in Figure 6, but in which one of the flanges is provided with an engagement means that include a set of radial groove latches and arranged in a a spaced manner around a portion of the outer surface of the coupling apparatus;

[00066] a Figura 8a mostra o aparelho de acoplamento da Figura 7 depois de uma manga de transportador foi deslizada através de uma parte do aparelho de acoplamento;[00066] Figure 8a shows the coupling apparatus of Figure 7 after a conveyor sleeve has been slid through a part of the coupling apparatus;

[00067] a Figura 8b mostra, em uma escala maior, o aparelho de acoplamento da Figura 8a, no qual as ranhuras de trinco dispostas de uma maneira que se projetam sobre a superfície interna da manga de transportador estão em engate com as ranhuras de trinco radiais do flange;[00067] Figure 8b shows, on a larger scale, the coupling apparatus of Figure 8a, in which the latch grooves arranged in a manner that project over the inner surface of the conveyor sleeve are in engagement with the latch grooves flange radials;

[00068] a Figura 8c mostra o mesmo que na Figura 8b, mas a manga de transportador foi girada 1/8 de uma volta de modo que as ranhuras de fecho internas da manga de transportador foram desengatadas das ranhuras de trinco do flange;[00068] Figure 8c shows the same as Figure 8b, but the carrier sleeve has been rotated 1/8 of a turn so that the inner locking slots of the carrier sleeve are disengaged from the latch slots in the flange;

[00069] a Figura 9 mostra uma vista em corte transversal, em uma escala maior, na direção longitudinal de uma parte do tubo esquerdo e da manga de transportador da Figura 8a;[00069] Figure 9 shows a cross-sectional view, on a larger scale, in the longitudinal direction of a part of the left tube and the conveyor sleeve of Figure 8a;

[00070] a Figura 10a mostra uma modalidade alternativa do aparelho de acoplamento mostrado na Figura 8a; e[00070] Figure 10a shows an alternative embodiment of the coupling apparatus shown in Figure 8a; and

[00071] a Figura 10b mostra uma seção, em uma escala maior, ao longo do eixo central do aparelho de acoplamento mostrado na Figura 10a.[00071] Figure 10b shows a section, on a larger scale, along the central axis of the coupling apparatus shown in Figure 10a.

[00072] As especificações posicionais tais como "sobre", "sob", "inferior", "superior", "direita" e "esquerda", referem-se às posições mostradas nas Figuras.[00072] Positional specifications such as "over", "under", "lower", "upper", "right" and "left", refer to the positions shown in the Figures.

[00073] Nas Figuras, os mesmos números de referência indicam os mesmos elementos ou os elementos correspondentes. Nem todos os elementos são indicados pelos números de referência em todas as Figuras. Como os números são apenas desenhos a princípio, as proporções de tamanho relativo entre os elementos individuais podem ser um pouco distorcidas.[00073] In the Figures, the same reference numbers indicate the same or corresponding elements. Not all elements are indicated by reference numbers in all Figures. As the numbers are just drawings at first, the relative size proportions between the individual elements can be a little skewed.

[00074] Nas Figuras, o número de referência 1 indica um aparelho de acoplamento de acordo com a presente invenção para conectar duas seções de tubo de perfuração, de seções de coluna de perfuração 100 unidas por juntas de ferramentas.[00074] In the Figures, reference numeral 1 indicates a coupling apparatus in accordance with the present invention for connecting two drill pipe sections of drill string sections 100 joined by tool joints.

[00075] A Figura 1 mostra uma coluna de perfuração 100 que se estende a partir de uma torre D a bordo de uma embarcação flutuante W. A torre D é dotada de uma unidade de topo TD e um aparelho compensador de elevação H.[00075] Figure 1 shows a drill string 100 extending from a tower D aboard a floating vessel W. Tower D is provided with a top unit TD and a compensating lift apparatus H.

[00076] Quando a coluna de perfuração 100 é usada para transportar uma ferramenta em um sistema submarino SS, como uma cabeça de poço ou uma árvore, e fixa-la a esse, a coluna de perfuração 100 está em um chamado modo de fundo bloqueado. A distância entre a embarcação W o dito sistema submarino SS irá variar devido às ondas e o ciclo da maré. Para proporcionar uma tensão substancialmente constante sobre a coluna de perfuração 100, ela é conectada ao aparelho compensador de elevação H, que é transportado pela torre D. A coluna de perfuração 100 está disposta para ser girada por meio da unidade de topo TD, como será conhecido de um versado na técnica.[00076] When drillstring 100 is used to transport a tool in an SS subsea system, such as a wellhead or tree, and attach it to it, drillstring 100 is in a so-called locked-bottom mode. . The distance between vessel W and said subsea system SS will vary due to waves and the tidal cycle. To provide a substantially constant tension on the drill string 100, it is connected to the lifting compensating apparatus H, which is carried by the turret D. The drill string 100 is arranged to be rotated by means of the top unit TD, as will be seen below. known to one skilled in the art.

[00077] A coluna de perfuração 100 e o aparelho de acoplamento 1 são envolvidos por uma plataforma R.[00077] The drill string 100 and the coupling apparatus 1 are surrounded by an R platform.

[00078] A Figura 2 mostra uma coluna de perfuração 100, que é utilizado para transportar uma árvore de uma instalação submarina. A coluna de perfuração 100 se estende em mar aberto.[00078] Figure 2 shows a drill string 100, which is used to transport a tree from a subsea installation. The drill string 100 extends into the open sea.

[00079] Em uma situação com um aparelho compensador de elevação H falhando ao mesmo tempo em que a embarcação W é movida para cima, ou o sistema submarino SS, a coluna de perfuração 100 ou outras partes do equipamento na embarcação W podem ser seriamente danificadas. Tal dano pode provocar acidentes fatais, que serão compreendidos por um versado na técnica.[00079] In a situation with a lift compensating apparatus H failing while vessel W is moved up, or the subsea system SS, the drill string 100 or other parts of the equipment on vessel W could be seriously damaged . Such damage can cause fatal accidents, which will be understood by one skilled in the art.

[00080] Um dos objetivos do aparelho de acoplamento 1 é propor- cionar uma "conexão fraca" controlável para uma coluna de perfuração 100, que é bloqueada no fundo de uma embarcação flutuante W.[00080] One of the purposes of the coupling apparatus 1 is to provide a controllable "weak connection" for a drill string 100, which is locked to the bottom of a floating vessel W.

[00081] As Figuras 3a a 5b mostram o aparelho de acoplamento 1 de acordo com a presente invenção em maior escala. O aparelho de acoplamento 1 inclui um primeiro tubo 10 com uma primeira parte de extremidade 12 e uma segunda parte de extremidade 14.[00081] Figures 3a to 5b show the coupling apparatus 1 according to the present invention on a larger scale. The coupling apparatus 1 includes a first tube 10 with a first end part 12 and a second end part 14.

[00082] A primeira parte de extremidade 12 é dotada de uma junta de ferramenta 16 a ser unida a uma seção de tubo de perfuração por meio de uma rosca não mostrada. Como melhor mostrado na Figura 4c, a junta de ferramenta 16 da primeira parte de extremidade 12 é uma junta fêmea.[00082] The first end part 12 is provided with a tool joint 16 to be joined to a drill pipe section by means of a thread not shown. As best shown in Figure 4c, the tool joint 16 of the first end part 12 is a socket joint.

[00083] O aparelho de acoplamento 1 inclui ainda um segundo tubo 20 com uma primeira parte de extremidade 22 e uma segunda parte de extremidade 24.[00083] The coupling apparatus 1 further includes a second tube 20 with a first end part 22 and a second end part 24.

[00084] A primeira parte de extremidade 22 do segundo tubo 20 é dotada de uma junta de ferramenta 26 a ser unida a uma seção de tubo de perfuração por meio de um fio não mostrado. Na modalidade mostrada, a ferramenta de junta 26 da primeira parte de extremidade 22 é uma junta macho.[00084] The first end part 22 of the second tube 20 is provided with a tool joint 26 to be joined to a drill pipe section by means of a wire not shown. In the embodiment shown, the joint tool 26 of the first end part 22 is a tongue.

[00085] Cada uma da segunda parte de extremidade 14, 24 dos tubos 10, 20 é dotada de um flange 18, 28. Os flanges 18, 28 são dotados de orifícios 30 (dez mostrados nas Figuras) que são, cada um, dispostos para receber uma cavilha ou parafuso 32, de modo que os flanges 18, 28 e os parafusos 32 formam uma conexão de flange configurada para sustentar o primeiro tubo 10 e o segundo tubo 20 fixos contra o movimento axial um em relação ao outro.[00085] Each of the second end portions 14, 24 of the tubes 10, 20 is provided with a flange 18, 28. The flanges 18, 28 are provided with holes 30 (ten shown in the Figures) which are each arranged to receive a bolt or bolt 32, so that the flanges 18, 28 and the bolts 32 form a flange connection configured to hold the first tube 10 and the second tube 20 secured against axial movement relative to each other.

[00086] Na modalidade de exemplo, o parafuso 32 é mostrado como feito a partir de um elemento de haste que rosqueia em ambas as partes de extremidade.[00086] In the example embodiment, the bolt 32 is shown as made from a rod element that threads into both end parts.

[00087] Cada um dos flanges 18, 28 é dotado de um dispositivo de engate 34 que, na modalidade mostrada, é um elemento construído como castelo. O elemento construído como castelo 34 do primeiro tubo 10 se encaixa de forma complementar no elemento construído como castelo 34 do segundo tubo 20. O objetivo dos elementos construídos como castelo 34 é para impedir a rotação relativa entre o primeiro tubo 10 e o segundo tubo 20, quando a coluna de perfuração 100 é girada em torno do seu eixo longitudinal. Os elementos construídos como castelo 34 evitam, assim, que os parafusos 32 sejam submetidos a forças de cisalhamento. Os parafusos 32 são, portanto, submetidos principalmente a uma carga axial ou de tração.[00087] Each of the flanges 18, 28 is provided with an engagement device 34 which, in the embodiment shown, is an element constructed as a castle. The bonnet element 34 of the first tube 10 fits complementarily with the bonnet element 34 of the second tube 20. The purpose of the bonnet elements 34 is to prevent relative rotation between the first tube 10 and the second tube 20. , when the drill string 100 is rotated about its longitudinal axis. The castle-like elements 34 thus prevent the screws 32 from being subjected to shear forces. The screws 32 are therefore mainly subjected to an axial or tensile load.

[00088] A carga de ruptura do aparelho de acoplamento 1 é, por conseguinte, definida pela carga geral da ruptura dos parafusos 32. A carga de ruptura pode, portanto, ser controlada pelo número de parafusos e/ou pelas propriedades do material dos parafusos.[00088] The breaking load of the coupling apparatus 1 is therefore defined by the general breaking load of the bolts 32. The breaking load can therefore be controlled by the number of bolts and/or the material properties of the bolts .

[00089] Na modalidade mostrada, uma parte de extremidade esquerda do parafuso 32 é fixa ao flange 18 por meio de uma conexão roscada 30'. Isto é mostrado na Figura 4c, por exemplo. Com a exceção da conexão roscada 30', o parafuso 32 é deslocável de modo axial no orifício 30 do flange 18 do primeiro tubo e através de todo o orifício 30 do flange 28 do segundo tubo 20.[00089] In the embodiment shown, a left end portion of bolt 32 is secured to flange 18 by means of a threaded connection 30'. This is shown in Figure 4c, for example. With the exception of the threaded connection 30', the screw 32 is axially displaceable in the hole 30 of the flange 18 of the first tube and through the entire hole 30 of the flange 28 of the second tube 20.

[00090] O parafuso 32 é conectado ao flange 28 do segundo tubo 20 por meio de uma porca 33, que foi aparafusada contra a parte de extremidade do flange 28, como mostrado nas Figuras.[00090] Bolt 32 is connected to flange 28 of second tube 20 by means of a nut 33, which has been bolted against the end portion of flange 28, as shown in the Figures.

[00091] Em vez de manter o parafuso 32 fixo ao flange 18 por meio da conexão roscada 30' do flange 18, o parafuso 32 pode ser mantido preso ao flange 18 de uma forma correspondente àquela no flange 28 do segundo tubo 20. No entanto, a solução mostrada tem algumas vantagens em relação às "conexões de porca" como será explicado a seguir com referência à Figura 3c.[00091] Instead of keeping the bolt 32 secured to the flange 18 through the threaded connection 30' of the flange 18, the bolt 32 may be held to the flange 18 in a manner corresponding to that on the flange 28 of the second tube 20. However , the solution shown has some advantages over "nut connections" as will be explained below with reference to Figure 3c.

[00092] Na Figura 3c, o aparelho de acoplamento 1 é dotado de um elemento de inserção 40, que é posicionado em torno de uma parte do segundo tubo 20 entre o flange 28 e um colar 38. Na modalidade mostrada, o elemento de inserção inclui dois elementos em forma de C com uma curvatura adaptada ao diâmetro da parte correspondente do segundo tubo 20.[00092] In Figure 3c, the coupling apparatus 1 is provided with an insert 40, which is positioned around a part of the second tube 20 between the flange 28 and a collar 38. In the embodiment shown, the insert includes two C-shaped elements with a curvature adapted to the diameter of the corresponding part of the second tube 20.

[00093] O colar 38 pode ser uma parte integrante do tubo 20, ou pode ser conectado de maneira removível ao tubo 20, por exemplo, por meio de uma conexão roscada, como mostrado na Figura 10b. Um dos propósitos do colar 38 é de funcionar como um deflector para evitar que os objetos batam nos parafusos 32/porcas 33 à medida que a coluna de tubo 100 com a aplicação de acoplamento 1 é movida em uma direção axial.[00093] Collar 38 may be an integral part of tube 20, or may be detachably connected to tube 20, for example by means of a threaded connection, as shown in Figure 10b. One of the purposes of collar 38 is to function as a deflector to prevent objects from hitting bolts 32/nuts 33 as pipe string 100 with coupling application 1 is moved in an axial direction.

[00094] A finalidade primária do elemento de inserção 40 é reduzir o risco dos parafusos 32 saltarem para fora do orifício 30, juntamente com as porcas 33 na ocorrência de uma falha de tração dos parafusos 32. O propósito é alcançado pelo elemento de inserção para pelo menos reduzir o movimento axial do parafuso 32 e, assim, também a porca 33, a partir da esquerda para a direita na Figura 3C, e evitar que o parafuso seja liberado a partir do orifício 30 do flange 28.[00094] The primary purpose of the insert 40 is to reduce the risk of the screws 32 popping out of the hole 30, along with the nuts 33 in the event of a pull-out failure of the screws 32. The purpose is achieved by the insert to at least reduce the axial movement of the bolt 32, and thus also the nut 33, from left to right in Figure 3C, and prevent the bolt from being released from the hole 30 of the flange 28.

[00095] Como mencionado acima, tal ejeção do parafuso 32 pode ria causar danos à equipe se tal ruptura ocorrer por acidente a bordo de uma embarcação. Um parafuso 32 solto também poderia causar danos aos equipamentos submarinos.[00095] As mentioned above, such ejection of the screw 32 could cause damage to the crew if such a rupture occurs by accident on board a vessel. A loose 32 bolt could also cause damage to subsea equipment.

[00096] Tal como mostrado na Figura 4c, por exemplo, o elemento de inserção 40 é preso ao colar 38 por meio de parafusos de fixação 42, que foram inseridos através de orifícios 39 do colar 38 e para dentro do elemento de inserção 40. Os orifícios 39 do colar 38, tanto permitem que os parafusos 32 sejam posicionados através de montagem simplificada, quanto permitem que uma ferramenta de tensionamento seja usada através de hastes de aperto do tipo parafuso que são colo- cadas através dos orifícios 39 e conectadas aos parafusos 32 que devem ser tensionados. Além disso, o colar 38 pode fornecer apoio para uma ferramenta de pré-tensionamento.[00096] As shown in Figure 4c, for example, the insert 40 is secured to the collar 38 by means of clamp screws 42, which were inserted through holes 39 of collar 38 and into insert 40. Holes 39 of collar 38 both allow bolts 32 to be positioned via simplified assembly, and allow a tensioning tool to be used via bolt-type clamping rods which are placed through holes 39 and connected to bolts. 32 that must be tensioned. In addition, collar 38 may provide support for a pre-tensioning tool.

[00097] Na modalidade mostrada, o elemento de inserção 40 é ainda dotado de recessos ou entalhes 44 dispostos de modo a alojar uma parte de extremidade do parafuso 32. Por conseguinte, com uma ruptura do parafuso 32, a parte do parafuso 32 que se estende através do flange 28 do segundo tubo 20 ainda será sustentada de maneira fixa o suficiente contra ambos os movimentos axiais e radiais de modo que mantém a sua posição no flange 28. De modo correspondente, a conexão roscada 30' do flange 18 do primeiro tubo 10 irá segurar o parafuso 32 fixo contra o movimento para fora do dito flange 18.[00097] In the embodiment shown, the insert 40 is further provided with recesses or notches 44 arranged to house an end part of the screw 32. Therefore, with a breakage of the screw 32, the part of the screw 32 which extends across the flange 28 of the second tube 20 will still be held securely enough against both axial and radial movement so that it maintains its position on the flange 28. Correspondingly, the threaded connection 30' of the flange 18 of the first tube 10 will secure the fixed screw 32 against outward movement of said flange 18.

[00098] O elemento de inserção 40 é colocado em torno do segundo tubo 20 depois que a conexão de flange foi formada e os parafusos 32, de preferência, foram tensionados por meio das porcas 33.[00098] The insert 40 is placed around the second tube 20 after the flange connection has been formed and the screws 32 are preferably tensioned by means of the nuts 33.

[00099] Um versado na técnica saberá que o posicionamento e a fixação do elemento de inserção 40 são mais trabalhosos que a conexão dos parafusos 32 nos orifícios 30 por roscas, como é mostrado nas Figuras. Assim, a modalidade mostrada deve ser preferencial, embora o posicionamento de uma porca 33 em ambas as partes de extremidade do parafuso 32 também seja possível.[00099] One skilled in the art will know that positioning and fixing the insert 40 is more labor intensive than connecting the screws 32 to the holes 30 by threads, as shown in the Figures. Thus, the embodiment shown should be preferred, although positioning a nut 33 on both end parts of the bolt 32 is also possible.

[000100] Um versado na técnica irá compreender que o tensiona- mento dos parafusos 32 é vantajoso com relação à "folga" e à fadiga nos parafusos, e para obter uma carga substancialmente igual sobre os parafusos 32. Tal carga igual é importante para alcançar uma carga de ruptura tão previsível quanto possível para o aparelho de acoplamento 1, mas é particularmente importante, a fim de pelo menos reduzir a fadiga nos parafusos 32, como será compreendido por uma versado na técnica.[000100] One skilled in the art will understand that tensioning the bolts 32 is advantageous with respect to "play" and fatigue in the bolts, and to obtain a substantially equal load on the bolts 32. Such an equal load is important to achieve a breaking load as predictable as possible for the coupling apparatus 1, but is particularly important in order to at least reduce fatigue in the screws 32, as will be understood by one skilled in the art.

[000101] Uma parte de uma ferramenta de aperto da porca para o uso ao apertar as porcas 33 pode ser inserida através dos orifícios 39 do colar 38.[000101] A part of a nut tightening tool for use in tightening nuts 33 can be inserted through holes 39 of collar 38.

[000102] A Figura 4c e a Figura 4d mostram uma modalidade do aparelho de acoplamento 1, na qual a segunda parte de extremidade 14 do primeiro tubo 10 é dotada de uma parte fêmea 15. A parte fêmea 15 é adaptada para complementar uma parte macho 25 que se projeta a partir da segunda parte de extremidade 24 do segundo tubo 20. A parte fêmea 15 e a parte macho 25 são dispostas para o movimento axial uma em relação à outra.[000102] Figure 4c and Figure 4d show an embodiment of the coupling apparatus 1, in which the second end part 14 of the first tube 10 is provided with a female part 15. The female part 15 is adapted to complement a male part. 25 projecting from the second end part 24 of the second tube 20. The female part 15 and the male part 25 are arranged for axial movement with respect to each other.

[000103] Uma das finalidades da parte fêmea 15 e da parte macho 25 de encaixe complementar é o de proporcionar um aparelho de acoplamento 1, no qual os momentos de flexão são absorvidos para o maior grau possível pelas ditas partes fêmea e macho 15, 25 juntamente com as faces de extremidade adjacentes dos flanges 18, 28, e não pelos parafusos 32 localizados no "lado de tensão" do aparelho de acoplamento 1. As partes fêmea e macho 15, 25 contribuem, assim, para o fato de que a carga de ruptura do aparelho de acoplamento 1, em grande medida, não é afetada por um componente de força que atua de forma perpendicular ao eixo longitudinal da coluna de perfuração 100. Tal componente de força pode tipicamente ser elevado em consequência das correntes marítimas.[000103] One of the purposes of the female part 15 and the male part 25 complementary fitting is to provide a coupling apparatus 1, in which the bending moments are absorbed to the greatest possible degree by said female and male parts 15, 25 together with the adjacent end faces of the flanges 18, 28, and not by the screws 32 located on the "tension side" of the coupling apparatus 1. The female and male parts 15, 25 thus contribute to the fact that the load failure rate of the coupling apparatus 1 is to a large extent unaffected by a force component acting perpendicularly to the longitudinal axis of the drill string 100. Such a force component can typically be high as a result of sea currents.

[000104] Além das partes fêmea e macho 15, 25 do primeiro tubo 10 e do segundo tubo 20, respectivamente, as partes de extremidade dos flanges 18, 28 são também dotadas de uma parte fêmea do flange 18' e uma parte macho do flange 28', como mostrado na Figura 4d.[000104] In addition to the female and male parts 15, 25 of the first pipe 10 and the second pipe 20, respectively, the end parts of the flanges 18, 28 are also provided with a female flange part 18' and a male flange part 28', as shown in Figure 4d.

[000105] Cada uma das partes macho e fêmea 15, 25 é dotada de um ressalto, cujos ressaltos são dispostos para ficarem em contato um contra o outro para formar uma superfície de vedação 17, de modo que o aparelho de acoplamento 1 é vedado de maneira hermética. Na modalidade mostrada, o aparelho de acoplamento 1 é configurado para resistir à mesma pressão que a coluna de perfuração 100. As Figuras 4e a 4h mostram vistas em seção transversal, em uma escala maior, visto pelas linhas C-C, D-D, E-E e F-F na Figura 4a. No entanto, por motivos ilustrativos, o elemento de inserção 40 da Figura 4H é mostrado somente em uma parte superior na qual foi posicionado para sustentar os cinco parafusos superiores 32 fixos contra o movimento axial.[000105] Each of the male and female parts 15, 25 is provided with a shoulder, which shoulders are arranged to be in contact with each other to form a sealing surface 17, so that the coupling apparatus 1 is sealed from airtight way. In the embodiment shown, the coupling apparatus 1 is configured to withstand the same pressure as the drill string 100. Figures 4e to 4h show cross-sectional views, on a larger scale, as seen along lines C-C, D-D, E-E and F-F on the Figure 4a. However, for illustrative purposes, the insert 40 of Figure 4H is shown only in an upper part in which it has been positioned to hold the five upper screws 32 fixed against axial movement.

[000106] Nas Figuras 3a a 6, o aparelho de acoplamento 1 é dotado de dois recessos 50 dispostos na diagonal. A finalidade dos recessos 50 é alojar uma parte de um cabo 52 que se estende ao longo do aparelho de acoplamento 1, como mostrado na Figura 5A e na Figura 5B. A Figura 5B é uma seção através do aparelho de acoplamento 1 no mesmo local que a seção D-D da Figura 4a. O cabo 52 pode, tipicamente, ser um conhecido como umbilical. O recesso 50 é particularmente útil nos casos em que o aparelho de acoplamento 1 e a coluna de perfuração 100 estão rodeados, por exemplo, por uma plataforma R conforme indicado na Figura 1 e na Figura 5, à medida que o diâmetro total do aparelho de acoplamento 1 e do cabo 52 serão diminuídos por uma quantidade correspondente à extensão radial do recesso 50 . Na Figura 5b, R pode representar uma abertura de luz do dia na então chamada mesa giratória (a abertura no piso de perfuração), que também é conhecida na indústria como uma "rotativa" ou, então, R pode representar o diâmetro da plataforma, como mencionado acima.[000106] In Figures 3a to 6, the coupling apparatus 1 is provided with two recesses 50 arranged diagonally. The purpose of the recesses 50 is to house a portion of a cable 52 that extends along the coupling apparatus 1, as shown in Figure 5A and Figure 5B. Figure 5B is a section through the coupling apparatus 1 at the same location as section D-D of Figure 4a. Cable 52 may typically be one known as an umbilical. The recess 50 is particularly useful in cases where the coupling apparatus 1 and the drill string 100 are surrounded, for example, by a platform R as indicated in Figure 1 and Figure 5, as the total diameter of the coupling 1 and cable 52 will be decreased by an amount corresponding to the radial extent of recess 50 . In Figure 5b, R can represent a daylight opening in the so-called turntable (the hole in the drilling floor), which is also known in the industry as a "rotary", or else R can represent the diameter of the platform, as mentioned above.

[000107] Como se depreende das Figuras, o maior diâmetro externo do aparelho de acoplamento 1 é determinado pelo diâmetro externo dos flanges 18, 28. Um aparelho 1 do tipo mostrado é configurado para ser movido no interior da plataforma ou R, através da abertura do mesa giratória.[000107] As can be seen from the Figures, the largest outer diameter of the coupling apparatus 1 is determined by the outer diameter of the flanges 18, 28. An apparatus 1 of the type shown is configured to be moved within the platform or R, through the opening of the turntable.

[000108] Agora, com referência às Figuras 7 a 10b, com relação a uma variação do aparelho de acoplamento 1, no qual é configurado para capaz de receber uma manga de transportador liberável de maneira seletiva 60, como se mostra nas Figuras 8a a 10b.[000108] Now, with reference to Figures 7 to 10b, with respect to a variation of the coupling apparatus 1, which is configured to be capable of receiving a selectively releasable conveyor sleeve 60, as shown in Figures 8a to 10b .

[000109] A finalidade da manga de transportador 60 é "substituir" a capacidade de transporte de carga axial do aparelho de acoplamento 1 determinada pelos parafusos 32. Para exemplo, tal substituição pode ser desejável nos casos em que a coluna de perfuração 100 é utilizada para transportar uma peça pesada do equipamento de poço, por exemplo, uma árvore a partir da embarcação W para baixo para o fundo do mar SB. Especialmente, quando a árvore está sendo transportada através da zona de respingo, as cargas axiais, que excedem a carga axial na qual os parafusos 32 são configurados para romper, podem surgir na coluna de perfuração 100.[000109] The purpose of the conveyor sleeve 60 is to "replace" the axial load carrying capacity of the coupling apparatus 1 determined by the screws 32. For example, such replacement may be desirable in cases where the drill string 100 is used for transporting a heavy piece of well equipment, for example a tree from vessel W down to the sea floor SB. Especially, when the tree is being transported through the splash zone, axial loads, which exceed the axial load at which the screws 32 are configured to break, can arise on the drill string 100.

[000110] A Figura 7 mostra uma modalidade do aparelho de acoplamento 1, no qual o segundo tubo 20 é dotado de uma série de ranhuras de trinco 62 que se projeta radialmente a partir da superfície de flange 28. As ranhuras de trinco 62 estão dispostos em série, espaçadas entre si tanto em torno da superfície do flange 28 quanto na direção axial. O flange 28 é dotado de uma superfície lisa 62’ entre as ranhuras de trinco 62.[000110] Figure 7 shows an embodiment of the coupling apparatus 1, in which the second tube 20 is provided with a series of latch grooves 62 which project radially from the flange surface 28. The latch grooves 62 are arranged in series, spaced from each other both around the surface of flange 28 and in the axial direction. Flange 28 is provided with a smooth surface 62' between latch grooves 62.

[000111] Na Figura 7, o elemento construído como castelo 34 tem uma extensão L1 na direção axial do aparelho 1, o qual é maior do que a extensão axial total L2 das ranhuras de trinco 62 do flange. Isso tem o efeito de que o elemento construído como castelo 34 está em engate até que as ranhuras de trinco 64 da manga de transportador 60 está a uma distância axial a partir das ranhuras de trinco 62 do flange 28. Assim, o elemento construído como castelo 34 vai impedir que a manga de transportador 60 fique em um modo forte em consequência da rotação relativa entre o primeiro tubo 10 e o segundo tubo 20.[000111] In Figure 7, the bonnet constructed element 34 has an extension L1 in the axial direction of the apparatus 1, which is greater than the total axial extension L2 of the latch grooves 62 of the flange. This has the effect that the bonnet element 34 is in engagement until the latch grooves 64 of the conveyor sleeve 60 are at an axial distance from the latch grooves 62 of the flange 28. Thus, the bonnet element 34 will prevent the carrier sleeve 60 from being in a strong mode as a result of the relative rotation between the first tube 10 and the second tube 20.

[000112] Além disso, a extensão axial L1 do elemento construído como castelo 34 é, de preferência, configurada de tal maneira que é maior do que a extensão dos parafusos 32 na ruptura. Desse modo, garante-se que os parafusos 32 não sejam submetidos às forças de corte em consequência da rotação relativa entre o primeiro tubo 10 e o segundo tubo 20 até que a ruptura tenha ocorrido.[000112] Furthermore, the axial extent L1 of the bonnet element 34 is preferably configured in such a way that it is greater than the extent of the bolts 32 at break. In this way it is ensured that the screws 32 are not subjected to shear forces as a result of the relative rotation between the first tube 10 and the second tube 20 until the breakage has occurred.

[000113] Na Figura 8a, a manga de transportador 60 é posicionada em torno dos flanges 18, 28 do aparelho de acoplamento 1, como mostrado na Figura 7.[000113] In Figure 8a, the conveyor sleeve 60 is positioned around the flanges 18, 28 of the coupling apparatus 1, as shown in Figure 7.

[000114] A Figura 8b mostra a manga de transportador 60 em uma posição na qual as ranhuras de trinco 62 do flange 28 estão em engate com as ranhuras de trinco 64 que se projetam a partir da superfície interna da manga de transportador 60. As ranhuras de trinco 64 da manga de transportador têm uma extensão na sua direção longitudinal que é menor que o espaçamento de que as ranhuras de trinco 62 têm em torno do flange 28. Quando a manga de transportador 60 é girada a partir da posição mostrada na Figura 8b, na qual está em um "modo forte", para a posição mostrada na Figura 8c, as ranhuras de trinco 64 da manga de transportador 60 ficarão desengatadas das ranhuras de trinco 62 do flange 28 e serão movidas sobre a superfície lisa 62' do flange 28. Na Figura 8c, a manga de transportador 60 está assim em um "modo fraco" ou "modo de segurança", em que a capacidade de carga axial do aparelho de acoplamento 1 é determinada pela capacidade de transporte de carga axial geral dos parafusos 32.[000114] Figure 8b shows the carrier sleeve 60 in a position in which the latch grooves 62 of the flange 28 are in engagement with the latch grooves 64 projecting from the inner surface of the carrier sleeve 60. The grooves latch slots 64 of the carrier sleeve have an extension in their longitudinal direction that is less than the spacing that the latch slots 62 have around the flange 28. When the carrier sleeve 60 is rotated from the position shown in Figure 8b , in which it is in a "strong mode", for the position shown in Figure 8c, the latch grooves 64 of the conveyor sleeve 60 will become disengaged from the latch grooves 62 of the flange 28 and will be moved over the smooth surface 62' of the flange 28. In Figure 8c, the conveyor sleeve 60 is thus in a "weak mode" or "safe mode", where the axial load carrying capacity of the coupling apparatus 1 is determined by the overall axial load carrying capacity of the screws. 32.

[000115] A Figura 9 mostra, em uma escala maior, uma vista em corte através de uma parte do primeiro tubo 10 rodeada pela manga de transportador 60. A manga de transportador 60 é dotada de um ressalto 61 na parte de extremidade que é mais distante a partir do segundo tubo 20 na posição de aplicação. A finalidade do flange 61 é proporcionar uma superfície de apoio contra uma parte de extremidade do flange 18 do primeiro tubo 10. Na modalidade mostrada, a manga de transportador 60 pode girar em torno do primeiro tubo 10.[000115] Figure 9 shows, on a larger scale, a sectional view through a part of the first tube 10 surrounded by the conveyor sleeve 60. The conveyor sleeve 60 is provided with a shoulder 61 at the end part which is more distant from the second tube 20 in the application position. The purpose of the flange 61 is to provide a bearing surface against an end portion of the flange 18 of the first tube 10. In the embodiment shown, the conveyor sleeve 60 is rotatable about the first tube 10.

[000116] Na Figura 9, os dois orifícios 30 do flange 18 são dotados de parafusos 32. Por razões ilustrativas, um dos parafusos 32 é dotado de uma porca 33. No entanto, será compreendido que a porca 33 deve ser removida antes que o segundo tubo 20 fique contra o primeiro tubo 10.[000116] In Figure 9, the two holes 30 of the flange 18 are provided with screws 32. For illustrative reasons, one of the screws 32 is provided with a nut 33. However, it will be understood that the nut 33 must be removed before the second tube 20 is against the first tube 10.

[000117] As ranhuras de trinco 62, 64 podem ser dispostas de modo perpendicular ao eixo longitudinal do aparelho de acoplamento. No entanto, será uma vantagem se as ranhuras de trinco 62, 64 estiverem dispostas em um ângulo diferente de 90°, com um intervalo que é, de modo que a manga de transportador 60 é submetida a um movimento axial na direção do segundo tubo 20 quando a manga de transportador é trazida de um modo fraco, como mostrado na Figura 8c para um modo forte, como mostrado na Figura 8b.[000117] The latch grooves 62, 64 can be arranged perpendicular to the longitudinal axis of the coupling apparatus. However, it will be an advantage if the latch grooves 62, 64 are arranged at an angle other than 90°, with an interval that is such that the carrier sleeve 60 is subjected to axial movement towards the second tube 20 when the carrier sleeve is brought from a weak mode as shown in Figure 8c to a strong mode as shown in Figure 8b.

[000118] Em uma modalidade alternativa, as ranhuras de trinco 62, 64 podem ser roscas. As roscas exigem uma rotação maior da manga de transportador 60 em torno do eixo longitudinal do aparelho de acoplamento 1 do que o que é o caso com as ranhuras de trinco 62, 64 mostradas nas Figuras, que requerem apenas 1/8 de uma volta. Assim, em alguns casos, a modalidade ilustrada pode ser a preferencial, especialmente quando a manga de transportador deve ser operada por meio de um ROV.[000118] In an alternative embodiment, the latch slots 62, 64 may be threads. The threads require a greater rotation of the conveyor sleeve 60 about the longitudinal axis of the coupling apparatus 1 than is the case with the latch grooves 62, 64 shown in the Figures, which require only 1/8 of a turn. Thus, in some cases, the illustrated embodiment may be preferred, especially when the carrier sleeve is to be operated by means of an ROV.

[000119] A Figura 10a e a Figura 10b mostram uma modalidade alternativa do aparelho de acoplamento 1 mostrado na Figura 8a e na Figura 9B.[000119] Figure 10a and Figure 10b show an alternative embodiment of the coupling apparatus 1 shown in Figure 8a and Figure 9B.

[000120] Na Figura 10a, o ressalto 61 da manga de transportador 60 fica contra a parte de extremidade do flange 18 do primeiro tubo 10, da mesma forma que a manga de transportador 60 mostrada na Figura 8a. Mas, em vez das ranhuras de trinco 64 da manga de transportador 60 serem trazidas para o engate com as ranhuras de trinco 62 dispostas sobre o flange 28 do segundo tubo 20, as ranhuras de trinco 64 da manga de transportador 60 estão dispostas para serem engatadas às ranhuras de trinco 62 dispostas sobre uma parte de um colar 38. O colar 38 é fixo ao segundo tubo 20 por meio de uma conexão roscada 23. O colar 38 é posicionado a uma distância a partir do flange 28 do tubo 20.[000120] In Figure 10a, the shoulder 61 of the carrier sleeve 60 rests against the end portion of the flange 18 of the first tube 10, in the same way as the carrier sleeve 60 shown in Figure 8a. But instead of the latch grooves 64 of the carrier sleeve 60 being brought into engagement with the latch grooves 62 disposed on the flange 28 of the second tube 20, the latch grooves 64 of the carrier sleeve 60 are arranged to be engaged to latch slots 62 disposed on a portion of a collar 38. Collar 38 is secured to second tube 20 by means of a threaded connection 23. Collar 38 is positioned at a distance from flange 28 of tube 20.

[000121] As ranhuras de trinco 62, 64 mostradas na Figura 10b podem ser roscas.[000121] Latch slots 62, 64 shown in Figure 10b may be threads.

[000122] O colar 38 ilustrado na Figura 10A é fixo em torno do segundo tubo 20 depois que os parafusos 32 passaram através dos orifícios 30 dos flanges 18, 28 e uma conexão sido estabelecida.[000122] Collar 38 illustrated in Figure 10A is secured around second tube 20 after screws 32 have passed through holes 30 of flanges 18, 28 and a connection has been established.

[000123] Uma parte da superfície externa do colar 38 é dotada de ranhuras de trinco 62 do mesmo tipo que aquela descrita para o flange 28 acima.[000123] A portion of the outer surface of collar 38 is provided with latch grooves 62 of the same type as that described for flange 28 above.

[000124] Como mostrado na Figura 10a e na Figura 10b, as partes terminais dos parafusos 32 que se projetam a partir do flange 28 do segundo tubo 20 são protegidas pela manga de transportador 60. Assim, nessa modalidade, não é necessário ter o elemento de inserção 40 como mostrado na Figura 3C, por exemplo.[000124] As shown in Figure 10a and Figure 10b, the end parts of the screws 32 projecting from the flange 28 of the second tube 20 are protected by the conveyor sleeve 60. Thus, in this embodiment, it is not necessary to have the element insert 40 as shown in Figure 3C, for example.

[000125] A manga de transportador 60 mostrada na Figura 10a é dotada de aberturas 66. A finalidade das aberturas 66 é de ser capaz de verificar de maneira visual, por exemplo, em uma inspeção final, que os parafusos 32 presumidos foram posicionados no aparelho de acoplamento 1.[000125] The conveyor sleeve 60 shown in Figure 10a is provided with openings 66. The purpose of the openings 66 is to be able to visually verify, for example on a final inspection, that the presumptive screws 32 have been positioned in the apparatus coupling 1.

[000126] A partir da descrição acima, ficará, portanto, entendido que a presente invenção fornece um aparelho de acoplamento 1 que, por meio de pelo menos dois parafusos 32, podem formar uma conexão de "elo fraco" controlável, em que a carga de ruptura dos parafusos 32 pode ser determinada unicamente a partir da carga de tração da colu na de perfuração 100. A carga de torção e a carga axial, em consequência dos momentos de flexão, por conseguinte, podem ser ignoradas. É uma vantagem se os parafusos 32 forem pequenos, isto é, se os parafusos 32 tiverem uma alta proporção de comprimento para diâmetro. Nas Figuras, a finura dos parafusos é mostrada na ordem de 20, o comprimento estando entre os anexos dos parafusos. No entanto, a espessura pode ser maior ou menor do que a mostrada. A espessura dos parafusos 32, juntamente com um possível tensionamento, proporciona uma determinação relativamente precisa da capacidade de transporte de carga de cada um dos parafusos.[000126] From the above description, it will therefore be understood that the present invention provides a coupling apparatus 1 which, by means of at least two screws 32, can form a controllable "weak link" connection, wherein the load The breaking strength of the screws 32 can be determined solely from the tensile load of the drill column 100. The torsional load and the axial load, as a result of bending moments, therefore, can be ignored. It is an advantage if the screws 32 are small, that is, if the screws 32 have a high length-to-diameter ratio. In the Figures, the fineness of the screws is shown in the order of 20, the length being between the screw attachments. However, the thickness may be more or less than shown. The thickness of the bolts 32, together with possible tension, provides a relatively accurate determination of the load-carrying capacity of each of the bolts.

[000127] Para ser capaz de ajustar a capacidade de transporte de força axial dos parafusos 32, que pode ser dotada de uma parte virada 32' tal como ilustrado na Figura 9. Um parafuso 38 com um determinado diâmetro e espessura pode assim ser ajustado com precisão relativamente preciso à capacidade de transporte de força axial.[000127] In order to be able to adjust the axial force-carrying capacity of the screws 32, which may be provided with a turned part 32' as illustrated in Figure 9. A screw 38 having a certain diameter and thickness may thus be adjusted with Relatively accurate accuracy to axial force carrying capacity.

[000128] Uma parte inferior de uma coluna de perfuração 100, que é dotada de um aparelho de acoplamento 1 do tipo que é mostrado na Figura 7 e que é dotado de uma manga de transportador 60, pode ser recuperada ao fazer com que o primeiro tubo 10 fique contra o segundo tubo 20 e depois ao fazer com que a manga de transportador 60 fique em um modo forte, de modo que o acoplamento entre o primeiro tubo 10 e o segundo tubo 20 é restaurado. A parte inferior da coluna de perfuração pode assim ser recuperada.[000128] A lower part of a drill string 100, which is provided with a coupling apparatus 1 of the type shown in Figure 7 and which is provided with a conveyor sleeve 60, can be recovered by making the first tube 10 is against the second tube 20 and then by causing the carrier sleeve 60 to be in a strong mode, so that the coupling between the first tube 10 and the second tube 20 is restored. The lower part of the drill string can thus be recovered.

[000129] Como sugerido inicialmente, o aparelho de acoplamento 1 também podia ser utilizado em um orifício em uma formação abaixo do fundo do mar ou, nos casos em que uma manga de transportador 60 é utilizada para o aparelho 1, em um plataforma R, por exemplo, como mostrado na Figura 1. Uma possível utilização de uma manga de transportador 60 para controlar a capacidade de transporte de força axial do aparelho de acoplamento 1 de ambos os caminhos entre um modo forte e um modo fraco vai exigir uma ferramenta de manipulação (não mostrada) que é configurada para fornecer a rotação desejada da manga de transportador 60. Em uma modalidade, tal ferramenta de manipulação pode ser um dispositivo de acionamento, como um motor. O dispositivo de acionamento é, de preferência, disposto para o controle remoto de modo que a manga de transportador pode ser operada a partir de uma superfície. Como, por exemplo, um ROV que é utilizado em mar aberto, tal ferramenta de manipulação é não faz parte da presente invenção.[000129] As initially suggested, the coupling apparatus 1 could also be used in a hole in a formation below the sea floor or, in cases where a conveyor sleeve 60 is used for the apparatus 1, on an R platform, for example, as shown in Figure 1. A possible use of a conveyor sleeve 60 to control the axial force carrying capacity of the coupling apparatus 1 both ways between a strong mode and a weak mode will require a manipulation tool (not shown) which is configured to provide the desired rotation of conveyor sleeve 60. In one embodiment, such a manipulation tool may be a drive device, such as a motor. The drive device is preferably arranged for remote control so that the conveyor sleeve can be operated from a surface. As, for example, an ROV that is used in the open sea, such a manipulation tool is not part of the present invention.

Claims

1. Coupling apparatus (1) for connecting two drill pipe sections in a column (100) of drill pipe sections joined by tool joints, the coupling apparatus (1) comprising: - a first tube (10) ) with a first end part (12) and a second end part (14), the first end part (12) being provided with a tool joint (16) for connection to a drill pipe section; - a second tube (20) with a first end part (22) and a second end part (24), the first end part (22) being provided with a tool joint (26) for connection to a section of drill pipe; each of the second end portions (14, 24) of the tubes (10, 20) being further provided with a flange (18, 28) provided with at least two spaced holes (30) which are each arranged to receive a screw (32) so that the flanges (18, 28) and screws (32) form a flange connection configured to hold the first tube (10) and the second tube (20) fixed against axial movement one with respect to the other. another, characterized in that each of the first tube (10) and the second tube (20) is provided with a mutual engagement means (34) configured to resist their relative rotation; and that the screws (32) are axial tensioning screws subjected only to axial forces, the screws configured to break under a predetermined axial load.

2. Coupling apparatus (1) according to claim 1, characterized in that the coupling means (34) include an element constructed as a castle arranged on each of the flanges, so that the element constructed as a castle ( 34) of one of the flanges (18, 28) is complementary to the bonnet element (34) of the other of the flanges (18, 28).

3. Coupling apparatus (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the end parts of the screw (32) are each connected to a respective flange part, and wherein the screw (32) is axially displaceable through the hole (30) of at least one of the flanges (18, 28), and that the axially displaceable screw (32) is connected to said at least one flange (28) by means of of a nut (33) which abuts against an end portion of the flange (28).

4. Coupling apparatus (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the second end part (14, 24) of one of the tubes (10, 20) is provided with a female part (15). ) to receive a complementary adapted male part (25) arranged in the second end part (14, 24) of the other of the tubes (10, 20), and wherein the female part (15) and the male part (25) are arranged for axial displacement with respect to each other.

5. Coupling device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the flange connection is provided with at least one recess (50) which extends in a longitudinal direction of the coupling device (1). ), the recess (50) being arranged to house at least a portion of the cable (52) extending along the coupling apparatus (1).

6. Coupling apparatus (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it is further provided with a selectively releasable conveyor sleeve (60) that surrounds at least a part of the first tube (10) and from the second tube (20), the carrier sleeve (60) is arranged to rotate about the longitudinal axis of the coupling apparatus (1) between a first position and a second position, the carrier sleeve (60) being lockedly engaged with both the first tube (10) and the second tube (20) in the first position, but the carrier sleeve (60) being disengaged from at least one of the first tube (10) and the second tube (20) in the first position. second position.

7. Coupling apparatus (1) according to claim 6, characterized in that the conveyor sleeve (60) is configured to carry an axial force greater than the axial force that can be carried by at least two screws (30) together.

8. Coupling apparatus (1), according to claim 6 or 7, characterized in that the coupling between the first tube (10) and the second tube (20) is provided by means of coupling that includes a series of latch grooves (62) spaced around a portion of the outer surface of the coupling apparatus (1), and a series of latch grooves (64) disposed on a portion of the inner surface of the conveyor sleeve (60) , one of the series of latch grooves (62, 64) having a length that is less than or equal to the spacing of the series of latch grooves (62, 64) of the second of the series of latch grooves (62, 64) .

9. Coupling apparatus (1), according to claim 6 or 7, characterized in that the coupling between the first tube (10) and the second tube (20) is provided by means of coupling that includes threads arranged around a part of the outer surface of the coupling apparatus (1) and a series of complementary mating threads arranged on a part of the inner surface of the sleeve element (60).

10. Coupling apparatus (1) according to claim 8 or 9, characterized in that the coupling means (62) of the coupling apparatus (1) is arranged in a part of one of the flanges (28) of the coupling apparatus (1) and in the conveyor sleeve part (60).

11. Coupling apparatus (1) according to any one of claims 1 to 10, characterized in that at least one of the tubes (10, 20) is provided with a collar (38) arranged at a distance from the flange ( 18, 28), between the flange and the first end part (12, 22) of the tube (10, 20).

12. Coupling device (1), according to claim 11, when independent of claim 10, characterized in that the coupling means (62) of the coupling device (1) is arranged on the collar (38) that is connected to one of the tubes (10, 20) at a distance from the flange (18, 28), between the flange and the first end part (12, 22) of the tube (10, 20).

13. Coupling apparatus (1) according to claim 10 or 11, characterized in that at least one insert element (40) is arranged around one or more parts of the tube (10, 20) between the collar (38) and flange (18, 28), the insert (40) being configured to restrict an axial movement of the screws (32).

14. Method for providing a controllable weak connection in a drill string (100) arranged to be locked in a bottom locked mode, characterized in that it comprises: arranging a coupling apparatus (1) as defined in claim 1, wherein a predetermined axial load carrying capacity of the coupling apparatus (1) is provided by means of at least two tensioning screws (32) connecting two flanges (18, 28) arranged on a first tube (10) and a second tube (20) of the coupling apparatus (1); and fitting the coupling apparatus (1) to a part of the drill string (100).

15. Method according to claim 14, characterized in that it includes the pre-tensioning of the screws (32) of the coupling device (1).

A method according to claim 14 or 15, characterized in that it further includes providing the coupling apparatus (1) with a selectively releasable conveyor sleeve (60), as defined in claim 6.

17. Drilling column (100) characterized in that it includes the coupling apparatus (1), as defined in any one of claims 1 to 13.

18. Use of a flange connection with tensioning screws (13), characterized in that it is to provide a controllable weak connection with a predetermined axial force carrying capacity.